[發明專利]脆性裂紋傳播停止特性優良的結構用高強度厚鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201280065286.0
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN104024462A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 竹內佳子;長谷和邦;三田尾真司;村上善明
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/58;C21D8/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 金龍河;穆德駿

技術領域

本發明涉及脆性裂紋傳播停止特性(brittle?crack?arrestability)優良的結構用(for?structural?use)高強度厚鋼板(high-strength?thick?steel?plate)及其制造方法，特別是涉及適合用于船舶的板厚為50mm以上的高強度厚鋼板。

背景技術

對于船舶等大型結構物而言，由于脆性斷裂(brittle?fracture)的事故給經濟和環境方面所帶來的影響較大，因此，通常要求提高安全性，對于所使用的鋼材，對使用溫度下的韌性(toughness)、脆性裂紋傳播停止特性有要求。

集裝箱船或散裝貨船等船舶在其結構上使用高強度的厚壁材料作為船體外板(outer?plate?of?ship’s?hull)，但最近隨著船體的大型化，高強度厚壁化進一步進展。通常越是高強度或者厚壁材料則鋼板的脆性裂紋傳播停止特性越有變差的趨勢，因此對脆性裂紋傳播停止特性的要求也進一步提高。

作為提高鋼材的脆性裂紋傳播停止特性的方法，一直以來已知有增加Ni含量的方法。對于液化天然氣(Liquefied?Natural?Gas)的貯存罐而言，以商業規模使用9％Ni鋼。

但是，Ni量的增加不可避免地會導致成本的大幅提高，因此難以應用于LNG貯存罐以外的用途中。

另一方面，對于不會達到像LNG那樣極低溫(ultra?low?temperature)的、用于船舶或管線管的、板厚小于50mm的較薄的鋼材，可以通過TMCP(Thermo-Mechanical?Control?Process，熱機械控制工藝)法實現細?；沟蜏仨g性提高，賦予優良的脆性裂紋傳播停止特性。

另外，在專利文獻1中提出了為了不使合金成本提高但提高脆性裂紋傳播停止特性而將表層部的組織進行了超微細化(ultra?fine?crystallization)的鋼材。

專利文獻1所述的脆性裂紋傳播停止特性優良的鋼材的特征在于，著眼于脆性裂紋傳播時在鋼材表層部產生的剪切唇(塑性變形區域shear-lips)對提高脆性裂紋傳播停止特性有效，通過使剪切唇部分的晶粒微細化來吸收傳播的脆性裂紋所具有的傳播能量。

作為制造方法，記載了：通過熱軋后的控制冷卻使表層部分冷卻至Ar3相變點(transformation?point)以下，然后停止控制冷卻(controlled?cooling)使表層部分回熱(recuperate)至相變點以上，反復進行一次以上上述工序，在此期間對鋼材施加軋制，由此使其反復相變或加工再結晶，在表層部分生成超微細的鐵素體組織(ferrite?structure)或貝氏體組織(bainite?structure)。

另外，專利文獻2中記載了：對于形成以鐵素體-珠光體(pearlite)為主體的顯微組織的鋼材而言，為了提高脆性裂紋傳播停止特性，鋼材的兩表面部由具有50％以上鐵素體組織的層構成，所述鐵素體組織具有圓等效粒徑(circle-equivalent?average?grain?size)為5μm以下、長徑比(aspect?ratio?of?the?grains)為2以上的鐵素體晶粒，抑制鐵素體粒徑的偏差很重要，作為抑制偏差的方法，使精軋中每個道次的最大軋制率(rolling?reduction)為12％以下，從而抑制局部的再結晶現象。

但是，專利文獻1、2所述的脆性裂紋傳播停止特性優良的鋼材是通過僅將鋼材表層部先冷卻后再使其回熱、并且在回熱中施加加工而得到特定的組織，在實際生產規模中不易進行控制，特別是對于板厚大于50mm的厚壁材料而言，其是對軋制、冷卻設備的負荷大的工藝。

另一方面，在專利文獻3中記載了不僅著眼于鐵素體晶粒的微細化而且還著眼于在鐵素體晶粒內形成的亞晶(subgrain)而使脆性裂紋傳播停止特性提高的TMCP的延伸技術。

具體而言，對于板厚為30～40mm的鋼板，不需要進行鋼板表層的冷卻和回熱等復雜的溫度控制，而是通過下述條件來提高脆性裂紋傳播停止特性：(a)確保微細的鐵素體晶粒的軋制條件、(b)在鋼材板厚的5％以上的部分中生成微細鐵素體組織的軋制條件、(c)使織構(texture)在微細鐵素體中發達同時通過熱能使由加工(軋制)導入的位錯(dislocation)再配置而形成亞晶的軋制條件、(d)抑制所形成的微細的鐵素體晶粒和微細的亞晶粒的粗大化的冷卻條件。